一种交通工程建设项目碳排放计算分析方法及系统

技术领域

本发明涉及碳排放量计算技术领域，尤其涉及一种交通工程建设项目碳排放计算分析方法及系统。

背景技术

随着全球气候变暖和环境问题的日益突出，减少碳排放已经成为全人类共同的目标。交通运输行业作为碳排放主要来源之一，据生态环境部发布，在交通运输行业中，公路运输碳排放占交通运输行业碳排放总量84.1％，公路运输节能减排是交通运输业减少碳排放，实现碳中和的决定因素。

碳排放核算是进行节能减排工作的第一步，目前交通工程建设项目碳排放计算通常依据统计数据采用碳排放因子法进行计算，存在计算流程环节多、数据繁多复杂、计算准确性不高等问题，因此一种交通工程建设项目碳排放计算分析方法成为了目前研究的重要方向。

发明内容

本发明提供了一种交通工程建设项目碳排放计算分析方法及系统，可有效解决背景技术中的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种交通工程建设项目碳排放计算分析方法，所述方法包括：

收集交通工程建设项目基本参数，得到交通工程建设项目信息；

获取交通工程建设项目概算PDF文件，对所述交通工程建设项目概算PDF文件进行识别提取，获取碳排放计算人、机、料工程量基础数据；

根据所述碳排放计算人、机、料工程量基础数据，通过碳排放因子法计算各分项工程人、机、料对应的碳排放量，并汇总计算得到总碳排放量，获得交通工程碳排放计算结果；

利用多维数据可视化技术对所述交通工程碳排放计算结果进行统计分析，得到交通工程建设项目碳排放分布特征，获得交通工程碳排放分析结果；

基于所述交通工程建设项目信息、所述交通工程碳排放计算结果和所述交通工程碳排放分析结果，制作并导出交通工程建设项目碳排放分析PDF报告。

进一步地，收集交通工程建设项目基本参数，所述交通工程建设项目基本参数包括：项目名称、项目类型、项目标签、车道数、开工时间、当前阶段、建设单位、设计单位、建安费及总体里程。

进一步地，获取交通工程建设项目概算PDF文件，对所述交通工程建设项目概算PDF文件进行识别提取，获取碳排放计算人、机、料工程量基础数据，包括：

通过同望COST造价软件，按照《公路工程建设项目概算预算编制办法》(JTG 3830-2018)规定编码规则进行造价导出PDF格式工程概算表，得到交通工程建设项目概算PDF文件，并将所述交通工程建设项目概算PDF文件导入pdfplumber库；

利用所述pdfplumber库中TableFinder类中的get_edges方法对导入的所述交通工程建设项目概算PDF文件进行表格线识别抽取，调用所述TableFinder类中的get_edges方法同一模块下的merge_edges函数对抽取到的所述表格线进行对齐合并；

调用pdfplumber.table模块中edges_to_intersections函数找到所述表格线识别后水平线与竖直线的交点；

pdfplumber.table.TableFinder类调用同一模块下的intersections_to_cells函数，根据找到的所述表格线及所述交点识别可能存在的单元格；

所述pdfplumber.table.TableFinder类调用同一模块下的cells_to_tables函数，根据识别的所述单元格把连通的所述单元格合并到一起生成对应的表格。

进一步地，通过碳排放因子法计算各分项工程人、机、料对应的碳排放量，并汇总计算得到总碳排放量，获得交通工程碳排放计算结果，包括：

交通工程建设项目材料使用碳排放计算采用以下公式：

其中，E

交通工程建设项目材料运输碳排放计算采用以下公式：

其中，E

交通工程建设项目施工机械碳排放计算采用以下公式：

其中，E

交通工程建设项目人员碳排放计算采用以下公式：

其中，E

交通工程建设项目总碳排放量利用公式E

进一步地，包括各分部工程碳排放量、单位工程碳排放量同样采用公式E

进一步地，还包括：采用若干不同的方法建设项目碳排放因子库，计算所述各分项工程人、机、料对应的碳排放量时直接对应碳排放因子。

进一步地，利用多维数据可视化技术对所述交通工程碳排放计算结果进行统计分析，得到交通工程建设项目碳排放分布特征，获得交通工程碳排放分析结果，包括：

根据所述交通工程碳排放计算结果对各单位工程碳排放量进行汇总，采用饼图的形式对所述各单位工程碳排放量占比进行可视化，并采用文本框的形式对交通工程建设项目碳排放强度、碳排放水平、人机料碳排放总量及占比、单位工程单位里程碳排放量进行可视化；

采用堆叠柱状图对各单位工程人工、材料、机械碳排放量进行可视化展示，采用饼图对各单位工程人工、材料、机械碳排放占比进行可视化展示；

采用柱状图对不同交通工程项目碳排放总量、碳排放强度、碳排放水平、各单位工程碳排放水平进行可视化对比展示。

进一步地，基于所述交通工程建设项目信息、所述交通工程碳排放计算结果和所述交通工程碳排放分析结果，制作并导出交通工程建设项目碳排放分析PDF报告，包括：

从reportLab库中导入pdfmetrics、TTFont、letter、getSampleStyleSheet、colors、VerticalBarChart、Legend、Drawing、Table、SimpleDocTemplate、Paragraph、Image等字体、尺寸、样式、颜色、图表、图例、绘图工具、报告内容相关类模块；

创建一个Graohs类，通过不同的静态方法封装标题、普通段落、图片、表格和图标等不同内容对应的函数，所述函数包括draw_title、draw_little_title、draw_text、draw_table、draw_bar、draw_img等；

将所述交通工程建设项目信息、所述交通工程碳排放计算结果和所述交通工程碳排放分析结果生成交通工程建设项目碳排放分析报告，利用SimpleDocTemplate生成PDF文件，导出交通工程建设项目碳排放分析PDF报告。

一种交通工程建设项目碳排放计算分析系统，所述系统包括：

项目参数获取模块：获取交通工程建设项目基本参数，得到交通工程建设项目信息，所述基本参数包括项目名称、项目类型、项目标签、车道数、开工时间、当前阶段、建设单位、设计单位、建安费及总体里程；

PDF文件提取模块：导出交通工程建设项目概算PDF文件，对所述交通工程建设项目概算PDF文件进行识别提取，获取碳排放计算人、机、料工程量基础数据；

碳排放量计算模块：根据所述碳排放计算人、机、料工程量基础数据，通过碳排放因子法计算各分项工程人、机、料对应的碳排放量，并汇总计算得到总碳排放量，获得交通工程碳排放计算结果；

数据可视化分析模块：利用多维数据可视化技术对所述交通工程碳排放计算结果进行统计分析，得到交通工程建设项目碳排放分布特征，获得交通工程碳排放分析结果，并将计算得到的碳排放量进行分层分类可视化分析展示；

PDF报告生成模块：基于所述交通工程建设项目信息、所述交通工程碳排放计算结果和所述交通工程碳排放分析结果，制作并导出交通工程建设项目碳排放分析PDF报告。

进一步地，交通工程建设项目碳排放计算分析系统包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的一种交通工程建设项目碳排放计算分析方法中的步骤。

通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：

本发明通过计算机程序实现交通工程建设项目分类、分层级的碳排放计算分析，提高了碳排放计算的效率，有助于实现碳排放计算结果的可重复性和精确性，节省了大量的时间，也有利于碳排放计算自动化、分析可视化、报告规范化。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种交通工程建设项目碳排放计算分析方法的流程示意图；

图2为获取碳排放计算人、机、料工程量基础数据的流程示意图；

图3为对交通工程碳排放计算结果进行统计分析的流程示意图；

图4为一种交通工程建设项目碳排放计算分析系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例一

如图1所示，一种交通工程建设项目碳排放计算分析方法，方法包括：

S1：收集交通工程建设项目基本参数，得到交通工程建设项目信息；

交通工程建设项目是指包含高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路各等级的公路、公路桥梁、公路隧道等工程建设项目的总称。

S2：获取交通工程建设项目概算PDF文件，对交通工程建设项目概算PDF文件进行识别提取，获取碳排放计算人、机、料工程量基础数据；

在本实施例中，对于要处理的交通工程建设项目概算PDF文件，可以使用pdfplumber文档解析库来打开和读取PDF文件中的文本数据，并且可以清理提取的文本数据，确保它们是准确的、完整的，并且可以用于后续的碳排放计算。

S3：根据碳排放计算人、机、料工程量基础数据，通过碳排放因子法计算各分项工程人、机、料对应的碳排放量，并汇总计算得到总碳排放量，获得交通工程碳排放计算结果；

本步骤中的碳排放量计算所采用的碳排放因子法是指在正常技术经济和管理条件下，根据生产单位产品所排放的二氧化碳数量的统计平均值来计算碳排放量的一种方法，通过把影响碳排放的活动数据与单位活动的排放因子相结合，进而得到总的碳排放量，其中，碳排放因子一般通过实际检测、物料衡算推导或其他机构调查得到。

S4：利用多维数据可视化技术对交通工程碳排放计算结果进行统计分析，得到交通工程建设项目碳排放分布特征，获得交通工程碳排放分析结果；

S5：基于交通工程建设项目信息、交通工程碳排放计算结果和交通工程碳排放分析结果，制作并导出交通工程建设项目碳排放分析PDF报告。

具体的，制作并导出交通工程建设项目碳排放分析PDF报告可以采用reportLab库、WeasyPrint等方法将分析结果以清晰、易读的方式呈现。

通过本发明的技术方案，可以通过获取交通工程建设项目基本参数，另通过提取交通工程PDF概算文件中表格获取碳排放计算人、机、料工程量基础数据，利用碳排放因子法计算得到交通工程建设项目各分部分项工程、单位工程、各类人机料及总碳排放量，保证了碳排放计算数据来源的准确性和可靠性，对已建成项目、在建项目、未建成项目均能够进行建设碳排放计算，实现了碳排放计算结果的可重复性和精确性，通过分类、分层级的碳排放计算有利于后续对交通工程建设项目碳排放计算结果进行多维度分析。

本发明采用不同类型图表的形式对交通工程建设项目碳排放计算结果进行了可视化对比展示，并通过PDF报告生成及技术手段对碳排放计算及分析结果进行生成导出，有利于复杂数据简单化，将数据以更直观的形式展现，提高信息提取效率，便于用户理解和分析，有利于对不同交通工程建设项目碳排放计算结果进行对比分析，为碳减排决策提供参考。

本发明涉及一种交通工程建设项目碳排放计算分析系统，通过计算机程序实现交通工程建设项目碳排放计算分析，提高了碳排放计算的效率，节省了大量的时间，实现碳排放计算自动化、分析可视化、报告规范化。

进一步地，收集交通工程建设项目基本参数，交通工程建设项目基本参数包括：项目名称、项目类型、项目标签、车道数、开工时间、当前阶段、建设单位、设计单位、建安费及总体里程。

具体的，项目类型根据交通工程建设项目常见类型分为高速公路、桥梁工程、隧道工程；项目标签根据建设项目工程特点涵盖水泥路面、沥青路面、拱桥、悬索桥、斜拉桥、钢桁架桥、梁式桥、其他桥、钻爆、明挖、盖挖、浅埋暗挖、顶管、沉埋、盾构、围堰施工、圆管涵、拱涵、盖板涵、箱涵；项目阶段分为前期策划、项目建议书、工程可行性验证、初步设计、施工图设计、施工建设、运营阶段。例如，项目名称为建兴高速-兴化段，项目类型为高速公路，项目标签包括沥青路面、梁式桥、圆管涵、箱涵，车道数为4，开工时间为2021年6月1日，当前阶段属于施工建设阶段，建设单位为江苏省交通工程建设局，设计单位为华设设计集团，建安费为47.92亿元，总体里程36.9公里。

进一步地，如图2所示，获取交通工程建设项目概算PDF文件，对交通工程建设项目概算PDF文件进行识别提取，获取碳排放计算人、机、料工程量基础数据，包括：

S21：通过同望COST造价软件，按照《公路工程建设项目概算预算编制办法》(JTG3830-2018)规定编码规则进行造价导出PDF格式工程概算表，得到交通工程建设项目概算PDF文件，并将交通工程建设项目概算PDF文件导入pdfplumber库；

本步骤中，由于对于线框不完全或者无线框的表格提取难度大，提取时间长，导入的PDF工程概算文件要求表格尽量线框完整。对于得到交通工程建设项目概算PDF文件可以使用pdfplumber文档解析库进行处理，pdfplumber是一款基于pdfminer，完全由python开发的PDF文档解析库，pdfplumber在pdfminer的基础上进行了封装和处理，实现了表格抽取逻辑，基于最基本的字符、线框等对象的位置信息，定位、识别PDF文档中的表格，抽取出的文本与原文一致性更高，得到的对象更易于使用，对用户更友好。Pdfplumber仅支持可编辑的PDF文档。

S22：利用pdfplumber库中TableFinder类中的get_edges方法对导入的交通工程建设项目概算PDF文件进行表格线识别抽取，调用TableFinder类中的get_edges方法同一模块下的merge_edges函数对抽取到的表格线进行对齐合并；

S23：调用pdfplumber.table模块中edges_to_intersections函数找到表格线识别后水平线与竖直线的交点；

S24：pdfplumber.table.TableFinder类调用同一模块下的intersections_to_cells函数，根据找到的表格线及交点识别可能存在的单元格；

S25：pdfplumber.table.TableFinder类调用同一模块下的cells_to_tables函数，根据识别的单元格把连通的单元格合并到一起生成对应的表格。

所提取表格中用于碳排放计算的表格包括：A.0.2-5总概算表、A.0.2-6人工、主要材料、施工机械台班数量汇总表、A.0.2-7建筑安装工程费计算表、A.0.3-2分项工程概算表。

进一步地，通过碳排放因子法计算各分项工程人、机、料对应的碳排放量，并汇总计算得到总碳排放量，获得交通工程碳排放计算结果，包括：

交通工程建设项目材料使用碳排放计算采用以下公式：

其中，E

交通工程建设项目材料包括沥青、水泥、石灰、碎石等路用材料；水、电等常用资源及能源。

交通工程建设项目材料运输碳排放计算采用以下公式：

其中，E

材料运输碳排放包括材料场外运输碳排放和材料场内运输碳排放，材料场外运输碳排放指从材料出厂到进入工地仓库之间的运输过程中，由于车辆消耗能源而产生的碳排放；材料场内运输碳排放指从材料场内加工厂运输到施工现场的过程中，由于运输机械消耗能源而产生的碳排放。

交通工程建设项目施工机械碳排放计算采用以下公式：

其中，E

交通工程建设项目人员碳排放计算采用以下公式：

其中，E

交通工程建设项目总碳排放量利用公式E

进一步地，包括各分部工程碳排放量、单位工程碳排放量同样采用公式E

具体的，交通工程建设项目总碳排放量利用公式E

进一步地，还包括：采用若干不同的方法建设项目碳排放因子库，计算各分项工程人、机、料对应的碳排放量时直接对应碳排放因子。

进一步地，如图3所示，利用多维数据可视化技术对交通工程碳排放计算结果进行统计分析，得到交通工程建设项目碳排放分布特征，获得交通工程碳排放分析结果，包括：

根据交通工程碳排放计算结果对各单位工程碳排放量进行汇总，采用饼图的形式对各单位工程碳排放量占比进行可视化，并采用文本框的形式对交通工程建设项目碳排放强度、碳排放水平、人机料碳排放总量及占比、单位工程单位里程碳排放量进行可视化；

在本实施方式中，碳排放强度是指单位建安费的碳排放量，用于衡量判断行业碳排放趋势；碳排放水平是指单位里程单位车道的碳排放量，是用来判断交通工程建设项目整体的碳排放水平的综合性指标，也是不同项目进行碳排放水平对比的可利用指标。

采用堆叠柱状图对各单位工程人工、材料、机械碳排放量进行可视化展示，采用饼图对各单位工程人工、材料、机械碳排放占比进行可视化展示；

采用柱状图对不同交通工程项目碳排放总量、碳排放强度、碳排放水平、各单位工程碳排放水平进行可视化对比展示。

具体的，不同单位工程碳排放水平定义不同，可以选取各单位工程中与碳排放量相关性最高的影响因素对碳排放水平进行定义，例如，路基工程碳排放水平是指单位挖填方量碳排放；路面工程碳排放水平是指单位里程单位车道碳排放；桥梁涵洞工程及交叉工程碳排放水平是指单位水泥用量碳排放；交通工程及沿线设施碳排放水平是指单位里程碳排放。

进一步地，基于交通工程建设项目信息、交通工程碳排放计算结果和交通工程碳排放分析结果，制作并导出交通工程建设项目碳排放分析PDF报告，包括：

S51：从reportLab库中导入pdfmetrics、TTFont、letter、getSampleStyleSheet、colors、VerticalBarChart、Legend、Drawing、Table、SimpleDocTemplate、Paragraph、Image等字体、尺寸、样式、颜色、图表、图例、绘图工具、报告内容相关类模块；

S52：创建一个Graohs类，通过不同的静态方法封装标题、普通段落、图片、表格和图标等不同内容对应的函数，函数包括draw_title、draw_little_title、draw_text、draw_table、draw_bar、draw_img等；

S53：将交通工程建设项目信息、交通工程碳排放计算结果和交通工程碳排放分析结果生成交通工程建设项目碳排放分析报告，利用SimpleDocTemplate生成PDF文件，导出交通工程建设项目碳排放分析PDF报告。

具体的，本步骤导出交通工程建设项目碳排放分析PDF报告可以包括交通工程建设项目信息、各分部分项工程及单位工程碳排放计算结果、人机料碳排放计算结果、交通工程碳排放分析结果。

实施例二：

如图4所示，一种交通工程建设项目碳排放计算分析系统，系统包括：

项目参数获取模块：获取交通工程建设项目基本参数，得到交通工程建设项目信息，基本参数包括项目名称、项目类型、项目标签、车道数、开工时间、当前阶段、建设单位、设计单位、建安费及总体里程；

PDF文件提取模块：导出交通工程建设项目概算PDF文件，对交通工程建设项目概算PDF文件进行识别提取，获取碳排放计算人、机、料工程量基础数据；

碳排放量计算模块：根据碳排放计算人、机、料工程量基础数据，通过碳排放因子法计算各分项工程人、机、料对应的碳排放量，并汇总计算得到总碳排放量，获得交通工程碳排放计算结果；

数据可视化分析模块：利用多维数据可视化技术对交通工程碳排放计算结果进行统计分析，得到交通工程建设项目碳排放分布特征，获得交通工程碳排放分析结果，并将计算得到的碳排放量进行分层分类可视化分析展示；

PDF报告生成模块：基于交通工程建设项目信息、交通工程碳排放计算结果和交通工程碳排放分析结果，制作并导出交通工程建设项目碳排放分析PDF报告。

本发明中的上述调整系统可有效的实现交通工程建设项目碳排放计算分析方法，能够起到的技术效果如上述实施例所描述的，此处不再赘述。

进一步地，交通工程建设项目碳排放计算分析系统包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项的一种交通工程建设项目碳排放计算分析方法中的步骤。

同样地，对系统的上述优化方案，也分别地可对应实现实施例一中方法对应的优化效果，此处同样不再赘述。

尽管结合具体特征及其实施例对本申请进行了描述，显而易见地，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附所界定的本申请的示例性说明，且视为已覆盖本申请范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请及其等同技术的范围之内，则本申请意图包括这些改动和变型在内。